Vous ne pouvez pas résoudre une structure avec une seule image, même avec une diffraction parfaite.

La raison pour laquelle vous avez besoin d'images sur une large bande d'angles est que le motif de diffraction est également en trois dimensions, dans -appelé "espace réciproque". Au minimum, une rotation de 180 ° du cristal est nécessaire pour balayer toute la sphère de l'espace réciproque avec le plan de détection, bien que la symétrie de la structure cristalline puisse réduire cela davantage (certaines de mes protéines ne nécessitaient que 90 °, je pense que les cellules unitaires hexagonales avec une symétrie 6 fois peut vivre avec 30 °). Parce que les cristaux sont des choses réelles (lire: non idéales, doublement pour les cristaux de protéines), le balayage est prolongé pour gagner en redondance.

Pas en analysant une seule protéine. Il y a du travail avec les lasers à rayons X.

Vous devez prendre une image simultanée de millions de protéines et l'utiliser pour obtenir une structure. Ce n'est pas tout à fait aux heures de grande écoute. Les gens font également cela avec des faisceaux d'électrons dans les microscopes électroniques.

Ces méthodes reconstruiront des modèles 3D des molécules, parfois dans des états qui ne peuvent pas être obtenus par cristallographie. Des exemples sont la structure des nombreux complexes de pores nucléaires de mégadalton et la fibre f-actine. L'étude classique est le modèle 3D de la bactériorhodopsine, la première structure de protéine membranaire qui était à résolution moléculaire (c'était un échantillon cristallin cependant).

Alors qu'en principe, cela semble beaucoup plus simple - obtenez un échantillon pur de votre protéine, ou complexe et congelez-le et zappez-le avec un rayon X ou un faisceau d'électrons, c'est beaucoup plus de travail pour reconstruire l'image et peut prendre aussi longtemps ou plus longtemps qu'une structure radiographique. La résolution est également généralement mauvaise car le cristal renforcera la cohérence, c'est-à-dire que toutes les protéines sont alignées de la même manière et ont presque la même forme 3D dans un cristal.

Probablement pas. Bien que l'on puisse obtenir d'excellentes données de diffraction à partir d'un cristal de haute qualité, il serait extrêmement difficile de résoudre le problème de phase. Les angles supplémentaires aideront à contraindre les solutions.

La structure des protéines peut-elle être déterminée par diffraction des rayons X dans une seule image?

Oui. En utilisant une technique appelée diffraction de Laue, il est possible d'obtenir suffisamment de données à partir d'une seule image pour résoudre une structure cristalline de protéine. Un exemple est l ' étude en temps résolu de la carbonmonoxymyoglobine dissociée par photolyse (DOI: 10.1107 / S090904959501661X). Ce n'est pas la technique standard à une seule longueur d'onde qui est habituellement utilisée, mais utilise des rayons X «blancs» avec une gamme de longueurs d'onde disponibles uniquement aux faisceaux synchrotron. Par exemple, la fonction utilisateur BioCARS fournit une infrastructure pour la cristallographie à résolution temporelle. Il est également utilisé dans la «diffraction avant destruction» lorsque l'on travaille avec des lasers à électrons libres, voir par exemple Nature Methods 8, page 283 (2011).

Le reste de la réponse concerne la cristallographie conventionnelle à une seule longueur d'onde.

L'image est-elle un composite (où l'angle du point du point à partir du centre est équivalent à l'angle de la lecture) ou est une image séparée prise à chaque angle

Les informations structurelles souhaitées (densité d'électrons 3D dans l'espace réel) sont une transformée de Fourier des données de diffraction (espace réciproque 3D). Le mot "image" est un jargon pour une seule image de diffraction, c'est-à-dire les taches de diffraction que vous observez lorsque vous pointez un faisceau de rayons X sur un cristal dans une certaine orientation. En utilisant une orientation différente, vous obtenez plus de données (et mesurez également certains points plusieurs fois).

Y a-t-il d'autres raisons pour lesquelles plus d'images seraient nécessaires?

Plus les images de diffraction sont collectées, plus l'exhaustivité et la redondance des données sont élevées. L'exhaustivité fait référence au fait d'avoir mesuré chaque point de diffraction au moins une fois. La redondance fait référence à la fréquence moyenne de mesure d'un point, et l'augmentation de la redondance augmente la qualité de la mesure grâce à la moyenne.